RU2459094C1 - Two-stroke internal combustion engine - Google Patents

Two-stroke internal combustion engine Download PDF

Info

Publication number
RU2459094C1
RU2459094C1 RU2011112561/06A RU2011112561A RU2459094C1 RU 2459094 C1 RU2459094 C1 RU 2459094C1 RU 2011112561/06 A RU2011112561/06 A RU 2011112561/06A RU 2011112561 A RU2011112561 A RU 2011112561A RU 2459094 C1 RU2459094 C1 RU 2459094C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
piston
combustion chamber
cylinder
insert
internal combustion
Prior art date
Application number
RU2011112561/06A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Тихонович Зыбин (RU)
Александр Тихонович Зыбин
Original Assignee
Александр Тихонович Зыбин
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Александр Тихонович Зыбин filed Critical Александр Тихонович Зыбин
Priority to RU2011112561/06A priority Critical patent/RU2459094C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2459094C1 publication Critical patent/RU2459094C1/en

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)

Abstract

FIELD: engines and pumps.
SUBSTANCE: two-stroke internal combustion engine includes the cylinder in the wall of which there made is scavenging and discharge openings and piston with fire-resistant insert at the bottom, which is kinematically connected to crankshaft, and injector; according to the invention, and in head of working cylinder there installed is insert from heat-resistant material with low heat conductivity, in which combustion chamber of cylindrical shape is made; ratio of diameter of combustion chamber to its length is within 0.1-0.15; fuel injector is placed in combustion chamber end face, and a gap between cylinder head and piston in position of upper dead point is 0.8-1.0% of the piston travel value.
EFFECT: increasing compression degree and increasing the efficiency.
2 dwg

Description

Изобретение относится к области машиностроения и предназначено для использования в двигателестроении.The invention relates to the field of engineering and is intended for use in engine building.

Известен двухтактный двигатель внутреннего сгорания, содержащий рабочий цилиндр, в стенке которого выполнены продувочные и выпускные окна, с размещенным в нем поршнем, соединенным с коленчатым валом через шатун, в котором в качестве нагнетателя использован герметичный картер коленчатого вала: мотоциклетные двигатели, двигатели бензопил, триммеров и т.д. (см. кн. М.П.Исаев, В.А.Забелин. «Мотоциклы ИЖ-56 и ИЖ-Юпитер». Удмуртское книжное издательство, Ижевск. 1961, сс.14-16).Known is a two-stroke internal combustion engine containing a working cylinder, in the wall of which purge and exhaust windows are made, with a piston placed in it and connected to the crankshaft via a connecting rod, in which the crankcase is sealed by a supercharger: motorcycle engines, chainsaw engines, trimmers etc. (see book. M.P. Isaev, V.A. Zabelin. "Motorcycles IZH-56 and IZH-Jupiter." Udmurt Book Publishing House, Izhevsk. 1961, pp. 14-16).

Известен двухтактный дизельный двигатель, содержащий рабочий цилиндр, в стенке которого выполнены продувочные и выпускные окна, с размещенными в нем двумя поршнями, связанными кинематически, и движущимися в противоположных направлениях - тепловозные двигатели типа 2Д100, 10Д100 (кн. А.И.Володин. «Локомотивные двигатели внутреннего сгорания», Москва, «Транспорт», 1990, cc.l7-21).A known two-stroke diesel engine containing a working cylinder, in the wall of which there are purge and exhaust windows, with two pistons placed kinematically connected in it and moving in opposite directions are diesel engines of the type 2D100, 10D100 (Prince A.I. Volodin. " Locomotive internal combustion engines ”, Moscow,“ Transport ”, 1990, cc.l7-21).

Известен двухтактный двигатель внутреннего сгорания, содержащий рабочий цилиндр, в стенке которого выполнены продувочные и выпускные окна, с размещенным в нем поршнем, кинематически связанным с коленчатым валом через шатун, и цилиндр нагнетателя, в стенке которого выполнены впускные окна с размещенным в нем поршнем, кинематически связанным с коленчатым валом со смещением по фазе относительно поршня рабочего цилиндра на 180° (см. заявка Великобритания №2020738, МПК F02B 33/02, 1979). Принят в качестве прототипа.Known is a two-stroke internal combustion engine containing a working cylinder, in the wall of which purge and exhaust windows are made, with a piston placed in it kinematically connected to the crankshaft through a connecting rod, and a supercharger cylinder in the wall of which are made inlet windows with a piston placed in it, kinematically associated with the crankshaft with a phase offset relative to the piston of the working cylinder 180 ° (see application UK No. 2020738, IPC F02B 33/02, 1979). Adopted as a prototype.

Коэффициенты полезного действия указанных двигателей не достигают и 40%, в то время, как теоретически могут достигать от 70 до 80%.The efficiency of these engines does not reach 40%, while theoretically they can reach from 70 to 80%.

К причинам, препятствующим достижению требуемого технического результата при использовании прототипа, относится то, что степень сжатия в современных двигателях ограничена недостаточной термостойкостью камеры сгорания.The reasons that impede the achievement of the required technical result when using the prototype include the fact that the compression ratio in modern engines is limited by the insufficient heat resistance of the combustion chamber.

Сущность изобретения в следующем. Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, заключается в максимальном повышении коэффициента полезного действия двигателя.The invention is as follows. The problem to which the invention is directed, is to maximize the efficiency of the engine.

Указанная задача решается за счет достижения технического результата при осуществлении изобретения, заключающегося в обеспечении возможности повышения степени сжатия и, следовательно, повышения температуры сгорания рабочей смеси в камере сгорания.This problem is solved by achieving a technical result in the implementation of the invention, which consists in providing the possibility of increasing the degree of compression and, therefore, increasing the temperature of the combustion of the working mixture in the combustion chamber.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что двухтактный двигатель внутреннего сгорания содержит рабочий цилиндр, в стенке которого выполнены продувочное и выпускное окна, в полости которого размещен рабочий поршень, имеющий жаропрочную вставку с низкой теплопроводностью и нагнетатель. В головке рабочего цилиндра помещена вставка из жаропрочного материала с низкой теплопроводностью, в которой выполнена камера сгорания цилиндрической формы, отношение диаметра которой к ее длине находится в пределах от 0,1 до 0,15. В торце камеры сгорания помещена топливная форсунка с одним отверстием для впрыска топлива, направленным вдоль оси камеры сгорания. В положении ВМТ между дном поршня и головкой цилиндра имеется зазор, составляющий от 0,8 до 1,0% от хода поршня.The specified technical result in the implementation of the invention is achieved by the fact that the two-stroke internal combustion engine contains a working cylinder, in the wall of which there are purge and exhaust windows, in the cavity of which a working piston is installed having a heat-resistant insert with low heat conductivity and a supercharger. An insert of heat-resistant material with low thermal conductivity is placed in the head of the working cylinder, in which a cylindrical combustion chamber is made, the ratio of the diameter of which to its length is in the range from 0.1 to 0.15. At the end of the combustion chamber is placed a fuel nozzle with one hole for fuel injection directed along the axis of the combustion chamber. In the TDC position, between the bottom of the piston and the cylinder head there is a gap of 0.8 to 1.0% of the piston stroke.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации, и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволяют сделать вывод, что не обнаружено аналога с признаками, тождественными признакам заявляемого изобретения.The analysis of the prior art by the applicant, including a search by patent and scientific and technical sources of information, and the identification of sources containing information about analogues of the claimed invention, allow us to conclude that no analogue was found with features identical to those of the claimed invention.

Определение из перечня выявленных аналогов прототипа, как наиболее близкого по назначению и совокупности существенных признаков, позволило выявить существенные отличительные признаки по отношению к достигаемому изобретением техническому результату, изложенные в формуле изобретения.The definition from the list of identified analogues of the prototype, as the closest in purpose and combination of essential features, allowed to identify significant distinguishing features in relation to the invention achieved by the technical result set forth in the claims.

Следовательно, заявляемое устройство соответствует условию «новизна».Therefore, the claimed device meets the condition of "novelty."

Дополнительный поиск известных технических решений показал, что заявляемое изобретение не вытекает для специалиста явным образом из известного уровня техники, поскольку из уровня техники, определенного заявителем, не установлено влияние преобразований, предусматриваемых существенными признаками заявляемого изобретения, на достижение технического результата.An additional search for known technical solutions showed that the claimed invention does not follow explicitly from the prior art for a specialist, since the effect of the transformations provided for by the essential features of the claimed invention on the achievement of a technical result has not been established from the prior art determined by the applicant.

Следовательно, заявляемое изобретение соответствует условию «изобретательский уровень».Therefore, the claimed invention meets the condition of "inventive step".

На чертежах изображен предлагаемый двигатель. На фиг.1 - крайнее положение поршня при такте «продувка», на фиг.2 - крайнее положение при такте «сжатие».The drawings depict the proposed engine. In Fig.1 - the extreme position of the piston during the cycle "purge", Fig.2 - the extreme position in the cycle "compression".

Сведения, подтверждающие возможность получения вышеупомянутого технического результата, заключаются в следующем.Information confirming the possibility of obtaining the above technical result is as follows.

Двухтактный двигатель внутреннего сгорания содержит рабочий цилиндр 1, в головке которого установлена вставка 2 из жаропрочного материала с низкой теплопроводностью, например из карбида кремния. В стенке рабочего цилиндра 1 выполнены продувочное окно 3 и выпускное окно 4. В полости рабочего цилиндра 1 размещен поршень 5. Поршень 5 содержит керамическую жаропрочную вставку 6 с низкой теплопроводностью, например, из карбида кремния. Поршень 5 соединен с коленчатым валом (на чертеже не показан) через шатун 7. Двигатель содержит также нагнетатель 9 любой конструкции, например центробежный с механическим приводом, соединенный с продувочным окном 3 рабочего цилиндра 1. В торце цилиндра 1 установлена топливная форсунка 8. Во вставке 2 выполнена камера сгорания 10 цилиндрической формы, диаметр которой составляет от 0,1 до 0,15 от ее длины. В положении верхней мертвой точки зазор между поршнем и головкой цилиндра составляет от 0,8 до 1,0% от хода поршня.A two-stroke internal combustion engine contains a working cylinder 1, in the head of which an insert 2 is made of a heat-resistant material with low thermal conductivity, for example, silicon carbide. A purge window 3 and an exhaust window 4 are made in the wall of the working cylinder 1. A piston 5 is placed in the cavity of the working cylinder 1. The piston 5 contains a ceramic heat-resistant insert 6 with low thermal conductivity, for example, silicon carbide. The piston 5 is connected to the crankshaft (not shown in the drawing) through a connecting rod 7. The engine also contains a supercharger 9 of any design, for example a centrifugal one with a mechanical drive, connected to a purge window 3 of the working cylinder 1. A fuel nozzle 8 is installed at the end of the cylinder 1. In the insert 2, a cylindrical combustion chamber 10 is made, the diameter of which is from 0.1 to 0.15 of its length. In the top dead center position, the gap between the piston and the cylinder head is from 0.8 to 1.0% of the piston stroke.

Двигатель работает следующим образом. После вспышки топлива, поданного форсункой 8, при движении поршня 5 от верхней мертвой точки происходит рабочий ход. После начала выпуска отработавших газов через окно 4 в рабочем цилиндре 1 кромкой поршня 5 открывается продувочное окно 3 и рабочее тело из нагнетателя 9 через окно 3 поступает в рабочий цилиндр 1, вытесняя отработавшие газы через окно 4. При дальнейшем движении поршня 5 от нижней мертвой точки продувочное окно 3 и выпускное окно 4 закрываются и происходит сжатие рабочего тела. При этом благодаря наличию вставки 2 рабочего цилиндра 1 и вставки 6 поршня 5 степень сжатия у предлагаемого двигателя выполнена существенно большей, чем у прототипа, а температура сгорания может достигать 1500°С, что обеспечивает более высокий КПД двигателя по сравнению с прототипом. Дальнейшее движение поршня 5 вниз (рабочий ход) благодаря наличию вставок 2 и 6 происходит адиабатно, с минимальными потерями тепла. При дальнейшем движении поршня 5 от нижней мертвой точки продувочное окно 3 и выпускное окно 4 закрываются и происходит сжатие рабочего тела.The engine operates as follows. After the flash of fuel supplied by the nozzle 8, when the piston 5 moves from the top dead center, a working stroke occurs. After the start of exhaust gas discharge through the window 4 in the working cylinder 1, the purge window 3 opens and the working fluid from the blower 9 through the window 9 enters the working cylinder 1, displacing the exhaust gases through the window 4. When the piston 5 moves further from the bottom dead center the purge window 3 and the exhaust window 4 are closed and the working fluid is compressed. Moreover, due to the presence of insert 2 of the working cylinder 1 and insert 6 of the piston 5, the compression ratio of the proposed engine is significantly greater than that of the prototype, and the combustion temperature can reach 1500 ° C, which provides higher engine efficiency compared to the prototype. Further movement of the piston 5 down (stroke) due to the presence of inserts 2 and 6 occurs adiabatically, with minimal heat loss. With further movement of the piston 5 from the bottom dead center, the purge window 3 and the outlet window 4 are closed and the working fluid is compressed.

Благодаря тому, что камера сгорания 10 имеет удлиненную цилиндрическую форму, а форсунка 8 располагается в ее торце, оставшиеся в камере сгорания 10 после продувки продукты горения при такте сжатия не смешиваются с кислородом продувочного воздуха и концентрируются у сопла форсунки 8. Струя топлива при впрыске проходит сквозь этот защитный слой продуктов горения, не содержащих кислорода, и сгорает в камере сгорания 10 вне непосредственной близости от форсунки 8. В зазор между вставкой 2 цилиндра 1 и поршнем 5 топливо также практически не попадает, и зона экстремально высоких температур не достигает края поршня и стенок цилиндра.Due to the fact that the combustion chamber 10 has an elongated cylindrical shape, and the nozzle 8 is located at its end, the combustion products remaining in the combustion chamber 10 after purging do not mix with the purge air oxygen during the compression stroke and are concentrated at the nozzle of the nozzle 8. The fuel stream during injection passes through this protective layer of combustion products that do not contain oxygen, and burns in the combustion chamber 10 outside the vicinity of the nozzle 8. In the gap between the insert 2 of the cylinder 1 and the piston 5, the fuel also practically does not get t, and the zone of extremely high temperatures does not reach the edge of the piston and cylinder walls.

Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного изобретения следующей совокупности условий:Thus, the above information indicates the fulfillment of the following set of conditions when using the claimed invention:

- средство, воплощающее заявленное изобретение при его осуществлении, предназначено для использования в промышленности для преобразования выделяющегося тепла в механическую работу;- a tool embodying the claimed invention in its implementation, is intended for use in industry for converting heat generated into mechanical work;

- для заявленного изобретения в том виде, как оно охарактеризовано в формуле изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью описанных в заявке средств;- for the claimed invention in the form described in the claims, the possibility of its implementation using the means described in the application is confirmed;

- средство, воплощающее заявленное изобретение при его осуществлении, способно обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата.- a tool embodying the claimed invention in its implementation, is able to ensure the achievement of the perceived by the applicant technical result.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию «промышленная применимость».Therefore, the claimed invention meets the requirement of "industrial applicability".

Claims (1)

Двухтактный двигатель внутреннего сгорания, содержащий цилиндр, в стенке которого выполнены продувочное и выпускное окна, поршень с жаропрочной вставкой в днище, кинематически связанный с коленчатым валом, и нагнетатель, отличающийся тем, что в головке рабочего цилиндра помещена вставка из жаропрочного материала с низкой теплопроводностью, в которой выполнена камера сгорания цилиндрической формы, отношение диаметра камеры сгорания к ее длине находится в пределах от 0,1 до 0,15, в торце камеры сгорания помещена топливная форсунка, и зазор между головкой цилиндра и поршнем в положении верхней мертвой точки составляет от 0,8 до 1,0% от величины хода поршня. A two-stroke internal combustion engine comprising a cylinder, in the wall of which there are purge and exhaust windows, a piston with a heat-resistant insert in the bottom, kinematically connected with the crankshaft, and a supercharger, characterized in that an insert of heat-resistant material with low heat conductivity is placed in the head of the working cylinder, in which the combustion chamber is cylindrical in shape, the ratio of the diameter of the combustion chamber to its length is in the range from 0.1 to 0.15, a fuel nozzle is placed at the end of the combustion chamber, and the clearance m Between the cylinder head and the piston in the position of top dead center is from 0.8 to 1.0% of the stroke of the piston.
RU2011112561/06A 2011-04-01 2011-04-01 Two-stroke internal combustion engine RU2459094C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011112561/06A RU2459094C1 (en) 2011-04-01 2011-04-01 Two-stroke internal combustion engine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011112561/06A RU2459094C1 (en) 2011-04-01 2011-04-01 Two-stroke internal combustion engine

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2459094C1 true RU2459094C1 (en) 2012-08-20

Family

ID=46936726

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2011112561/06A RU2459094C1 (en) 2011-04-01 2011-04-01 Two-stroke internal combustion engine

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2459094C1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3820523A (en) * 1973-03-08 1974-06-28 M Showalter Internal combustion chamber
DE2706687A1 (en) * 1976-06-25 1978-01-05 Thaelmann Fahrzeug Jagdwaffen COMBUSTION CHAMBER ARRANGED IN THE CYLINDER HEAD
SU941656A1 (en) * 1979-12-27 1982-07-07 Московский автомобильный завод им.И.А.Лихачева (Производственное объединение "ЗИЛ") Fire-proof insertion for ic engine cylinder head
DE4013722A1 (en) * 1990-04-28 1991-10-31 Erich Tausend Heat-cylinder head for stroke piston IC engine - has two thermo-dynamically connected work chambers which are concentric and axially displaced
SU1760139A1 (en) * 1989-05-24 1992-09-07 Проектно-изыскательский и конструкторско-технологический институт с опытным производством "Киевский Стройпроект" Internal combustion engine

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3820523A (en) * 1973-03-08 1974-06-28 M Showalter Internal combustion chamber
DE2706687A1 (en) * 1976-06-25 1978-01-05 Thaelmann Fahrzeug Jagdwaffen COMBUSTION CHAMBER ARRANGED IN THE CYLINDER HEAD
SU941656A1 (en) * 1979-12-27 1982-07-07 Московский автомобильный завод им.И.А.Лихачева (Производственное объединение "ЗИЛ") Fire-proof insertion for ic engine cylinder head
SU1760139A1 (en) * 1989-05-24 1992-09-07 Проектно-изыскательский и конструкторско-технологический институт с опытным производством "Киевский Стройпроект" Internal combustion engine
DE4013722A1 (en) * 1990-04-28 1991-10-31 Erich Tausend Heat-cylinder head for stroke piston IC engine - has two thermo-dynamically connected work chambers which are concentric and axially displaced

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101321558B1 (en) Double piston cycle engine
JP2014503740A5 (en)
BR112018014463A2 (en) air flow control in a two stroke, opposed-piston engine with single-flow exhaust gas during transient operation
BRPI0918054A2 (en) two-stroke engine with stratified clearance
KR20200015472A (en) Improved Systems and Methods of Compression Ignition Engines
US9121330B2 (en) Porting system for a turbo-charged loop scavenged two-stroked engine
KR101516853B1 (en) Two-stroke engine and related methods
SE0600198L (en) Two stroke internal combustion engine with liquid injection
US9926830B2 (en) High efficiency two-stroke engine
CN113454316B (en) Engine piston, engine, hand-held tool and method for producing an engine piston
ATE488681T1 (en) TWO-STROKE DIESEL INTERNATIONAL ENGINE
RU2459094C1 (en) Two-stroke internal combustion engine
KR920701621A (en) 2-stroke internal combustion engine with diesel-compressed ignition
JP2013245671A (en) Method for operating large, crosshead reciprocating piston internal combustion engine and suitable such engine
US9255544B2 (en) Piston type internal combustion engine
EP2088283A1 (en) Reciprocating rotary internal combustion engine
RU2188959C2 (en) Two stroke internal combustion engine
SureshBabu et al. Analysis of a Single Cylinder Combustion Engine Using CFD
US1890148A (en) Internal combustion engine
RU52112U1 (en) TWO-STROKE INTERNAL COMBUSTION ENGINE CYLINDER
RU2638419C1 (en) Two-stroke internal combustion engine
RU49125U1 (en) TWO-STROKE INTERNAL COMBUSTION ENGINE CYLINDER
RU2289032C1 (en) Cylinder of two-stoke internal combustion engine
RU2253740C2 (en) Internal combustion engine
RU2544418C1 (en) Internal combustion engine with spark ignition and method of its operation